Топ-100
Сделать домашней страницей Добавить в избранное



Главная Обзоры СМИ Статьи


ХХI век: эра электросамолетов и реактивных электродвигателей


11 февраля 2019 года Вера Кюппер, Наука и техника


Сегодня реактивные двигатели полностью обеспечивают энергетические потребности самолетов. Их принцип действия основан на сжигании топлива и образовании выхлопных газов, которые и создают силу тяги. Однако использование такого двигателя наносит ущерб экологии. Именно из-за него уровень шума повышен как в салоне самолета, так и на расположенной вблизи аэродрома местности.

Альтернатива реактивному двигателю - электрический. Проблема в том, что удельная мощность современных электродвигателей для авиации не превышает 5 кВт/кг, в то время как реактивные обладают мощностью до 8 кВт/кг. То есть замена повлечет за собой снижение грузоподъемности самолета. Поэтому пока такой переход экономически нецелесообразен.

Специалисты Московского авиационного института (МАИ) сумели добиться большей мощности электродвигателя по сравнению с реактивным, что долгое время оставалось непреодолимой проблемой. 

Применение сверхпроводниковых материалов способно увеличить удельную мощность электродвигателей. Ведь главная особенность сверхпроводников - значительное снижение или даже полное отсутствие электрического сопротивления. Следовательно, величина тока, обратно пропорциональная сопротивлению, возрастает, а вместе с ней увеличивается и мощность двигателя. 

Система состоит из газотурбинного двигателя, вращающего электрический генератор, электродвигателя и кабельной линии, соединяющей их. Удельная мощность такой установки составляет свыше 10 кВт/кг, то есть больше, чем у реактивного двигателя. 

Основная сложность перевода летательных аппаратов с реактивных на электрические двигатели заключается в необходимости перестроения всех внутренних систем самолета. Чтобы такой переход был эффективен с точки зрения экономики, необходимо не просто сравнять удельную мощность электрических двигателей с турбинными, а значительно увеличить. 

Это можно будет осуществить, перейдя на охлаждение сверхпроводниковых двигателей жидким водородом (-253°C). Данная степень охлаждения сверхпроводников способна повысить удельную мощность двигателя до 30 кВт/кг. Но на данный момент проблема применения жидкого водорода заключается в том, что он взрывоопасен, дорого стоит и требует немало энергии для производства. 

MagniX

В январе 2019 года австралийская компания MagniX объявила, что выпустит первую партию электродвигателей для авиации уже в 2022 году. Установить их можно не только на новые, но и на нынешние самолеты, утверждают разработчики. Электродвигатели для самолетов от MagniX сделают перелеты в пять раз дешевле.

MagniX обещает в ближайшие годы выпустить линейку электродвигателей для винтовых самолетов. Установки первого поколения подойдут для легких воздушных судов вместимостью не больше 20 пассажиров.

Сообщается, что разработка австралийской компании выдает до 750 л. с. Предполагается, что установка станет аналогом турбовинтового авиационного двигателя Pratt and Whitney PT6, которым оснащены популярные модели легких пассажирских самолетов Beechcraft King Air и Cessna 208.

MagniX создаст несколько модификаций электромоторов. Одни подойдут для переоснащения уже существующих самолетов, в том числе популярной Cessna 208, другие предназначены для новых проектов. По расчетам, Cessna на электротяге пролетит до 280 км. А электросамолет, построенный с нуля, преодолеет уже 925 км на одном заряде. Инженеры MagniX приступили к испытаниям электродвигателя еще в сентябре. Тогда компания протестировала 350-сильную установку. Особый акцент на низкий вес - всего 50 кг.

Хотя электросамолетам потребуется дополнительная инфраструктура, авиаперевозчики все равно смогут сэкономить. Полеты на электротяге будут обходиться на 50-80% дешевле, чем обычные рейсы. В первую очередь, авиаперевозчики сэкономят на топливе. Например, расстояние в 185 км на Cessna 208, на топливо придется потратить $300-400. Такой же рейс на электротяге потребует электроэнергии на $12-14.

Полеты станут не только экономичными, но и экологичными, обещает MagniX. Самолет не будет производить вредных выбросов, а если для его зарядки использовать электроэнергию от возобновляемых источников, то рейс будет на 100% зеленым. Для Австралии это вполне достижимая цель, поскольку уже к 2030 году страна может полностью перейти на ВИЭ.

Siemens

В 2015 году компания Siemens представила авиационный электромотор с рекордными характеристиками - двигатель весом всего 50 кг развивает мощность в 260 КВт. Такие характеристики двигателя позволяют создавать воздушные суда со взлетной массой до двух тонн. При этом для работы воздушного винта не требуется трансмиссия, поскольку мотор выдает 2500 оборотов в минуту.

Соотношение веса к мощности у нового электродвигателя Siemens составляет больше 5 кВт на один килограмм, что превышает аналогичный показатель даже турбореактивных двигателей. Электродвигатель может вращаться со скоростью практически от 0 до 2.5 тысяч оборотов в минуту, что позволяет устанавливать пропеллер прямо на его вал без необходимости использования промежуточного редуктора. И один такой двигатель может без особых затруднений поднять в воздух самолет с взлетным весом до двух тонн.

В апреле 2017 года прототип электрического самолета Extra 330LE, построенный Siemens, установил два мировых рекорда скорости в классе электрических самолетов с аккумуляторным питанием. Siemens, которым удалось создать новый двигатель, в котором сочетается большая энергетическая плотность, мощность и малый вес.

На дистанции 3 километра самолет развил максимальную скорость в 337.50 километров в час, при весе самолета до 1000 килограмм, и скорость 342.86 километров в час при весе самолета более 1000 килограмм.

Электродвигатель, приводящий в действие самолет Extra 330LE, обеспечил 260 кВт мощности при его весе всего в 50 килограмм. Разработка данного двигателя была выполнена в рамках более глобальной программы компании Siemens, целью которой является разработка электрических гибридных силовых систем для небольших самолетов регионального класса. Данная программа проводится при участии в ней специалистов компании Airbus, которая уже давно работает над собственным вариантом подобной системы под названием.

Airbus

В 2014 году Airbus Group представила двухместный электрический самолет E-Fan, созданный при поддержке французского правительства. Довольно тихий электросамолет из углеволокна весит около 500 кг, использует литий-ионные полимерные аккумуляторы и оснащен двумя моторами мощностью по 60 КВт. Час полета стоит около £10, а батареи полностью заряжаются за 90 минут.

Boeing

Из подобных, конкурентных, проектов можно отметить совместную работу НАСА и Boeing над гибридным электрическим самолетом SUGAR Volt ("subsonic ultra-green aircraft research" - "исследование по созданию дозвукового весьма экологичного самолета") - самолета, работающего на комбинации запасенной в аккумуляторах электроэнергии и классического топлива. Проект впервые был предан огласке в 2012 году.

SUGAR, оснащен двигательной системой, которая была разработана для уменьшения расхода топлива более чем на 70 процентов, а потребления энергии - примерно на 55 процентов.

Самолет рассчитан на 154 пассажира и полет со скоростью 0,79 маха. Он будет требовать короткую взлетную дистанцию, и сможет летать на расстояние до 5630 километров.

По плану обычное топливо используется в таких энергозатратных маневрах, как взлет, а в полете двигатели самолета по большей части или почти полностью будут питаться от аккумуляторов. Точных сроков завершения проекта компания не назвала и планируют выдать готовый продукт примерно к 2030-2050 годам.

Eviation Aircraft

В июне 2017 года, на авиашоу в Ле-Бурже, израильский стартап Eviation Aircraft показал полностью электрический пассажирский самолет Alice, способный на одном заряде аккумуляторных батарей преодолеть дистанцию в 965 километров. Технологии, использованные при создании электрического самолета, были разработаны во время участия компании Eviation Aircraft в программе NASA On-Demand Mobility Program.

Небольшой электрический самолет может перевозить от шести до девяти пассажиров и двух членов экипажа на расстояния, покрывающие основную массу внутренних в большинстве стран и некоторую часть международных маршрутов. Основным достижением специалистов компании Eviation Aircraft является разработка нового типа воздушно-алюминиевой аккумуляторной батареи, емкости которой достаточно для накопления энергии, необходимой для дальнего перелета.

В самолете использована модернизированная воздушно-алюминиевая батарея, изначально разработанная компанией Phinergy Ltd. К этому добавлен буфер на традиционных аккумуляторных батареях, и умная система распределения энергии, основанную на использовании аналитических алгоритмов. Все это вместе представляет собой самую высокоэффективную энергетическую систему, позволяющую использовать каждую "крупинку" дефицитной энергии аккумуляторных батарей".

Компания Eviation Aircraft не намерена вступать в конкуренцию с другими компаниями, выпускающими самолеты. Компания Eviation Aircraft видит свет будущее в качестве воздушного аналога сервиса Uber.

Готовый прототип компания Eviation Aircraft покажет в середине 2019 года на парижском авиасалоне Ле-Бурже. Если после этого компании удастся привлечь $100 млн инвестиций, то к 2021 году Alice поступит в продажу. Ожидается, что девятиместный электросамолет будет стоить около $2 млн, но, стоит помнить, что владельцы судна сэкономят на топливе и на затратах на эксплуатацию.

Глава Tesla Илон Маск, который также проявляет интерес к области электрической авиации, считает, что для массового производства электросамолетов необходимо создать аккумулятор с плотностью энергии 400 Вт/ч на килограмм. Между тем, сегодня выпускаемые его компанией электромобили питаются от батарей с плотностью 250 Вт/ч на килограмм.

А в Норвегии планируют к 2040 году полностью перевести все местные пассажирские авиаперевозки на использование электрических летательных аппаратов.



комментарии (0):







Материалы рубрики

Дмитрий Сикорский
Экономика сегодня
Двигатель ПД-14 сделает гражданскую авиацию РФ недосягаемой для санкций США
Мария Кокорева, Тимофей Дзядко, Владимир Дергачев
РБК
Треть россиян после катастрофы SSJ захотели летать на западных самолетах
Владимир Тучков
Свободная пресса
Зачем Индия атаковала российский Су-57?
Александр Волобуев
Известия
Окно из Парижа: паспортный контроль для бизнес-класса могут ускорить
Роман Крецул, Алексей Рамм, Алексей Козаченко, Эльнар Байназаров, Екатерина Постникова
Известия
Мост на Босфор: поставка Турции основных элементов С-400 займет неделю
Илья Максимов
Российская газета
Грозный противник: ветераны ВВС США рассказали о встрече с МиГ-29
Марина Гусенко
Российская газета
Закурим перед стартом
Сергей Птичкин
Российская газета
Су-30 полетят в Ташкент



Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Слышу цель: РЛС научат узнавать самолеты и корабли
Роман Крецул, Алексей Козаченко, Богдан Степовой
Известия
Блочный док: С-500 оснастят ремонтной машиной
Роман Маркелов
Российская газета
Керосин разогревается. Спрос на авиационное топливо в России и в мире будет только расти
Сабина Адлейба
Интерфакс
Полет временно недоступен
Игорь Кармазин
Известия
Прерванный полет: как Грузия ищет замену россиянам
Александр Плеханов
Популярная механика
Самолет-беглец: самая нелепая катастрофа советского истребителя
Илья Вайсберг
Журнал "АвиаСоюз"
Памятник авиационному технику
Роман Азанов
ТАСС
Техника, способная удивлять. Летчик-испытатель о боевом потенциале вертолетов России
Сабина Адлейба
Интерфакс
Без НДС
Евгений Гайва
Российская газета
Пролет нормальный
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
Тюменскую катастрофу рассудят во Франции
Герман Костринский, Наталья Скорлыгина, Александра Мерцалова
КоммерсантЪ
Размен крыла. Спор авиарегуляторов России и Чехии обернулся отменой рейсов
Александр Волобуев, Ирина Цырулева, Дмитрий Лару, Евгения Перцева
Известия
Летательный исход: лишатся ли россияне прямых рейсов в Чехию
Анастасия Николаева
Интерфакс
Неделя на переговоры
Роман Барский
Наука и техника
На чем экономил Boeing? Фатальные последствия дешевого программного обеспечения
Ольга Кантемирова, Яна Войцеховская, Константин Куркин
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
Сиверский открыл счет инвесторам
Яна Войцеховская
КоммерсантЪ - Санкт-Петербург
Пулково перенасытился в мае
Роман Крецул, Алексей Рамм
Известия
Взвод на винтах: российские войска переходят на боевые мини-коптеры
Александр Ермаков
Известия
Громыхнуло в небесах: зачем России нужна "летающая канонерка"
Анастасия Николаева
Интерфакс
Система с технологиями
Сергей Сергеев
КоммерсантЪ
В деле о хищениях злоупотребили с обвинением
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Бизнес-авиации согласовали взлет
Алексей Рамм, Богдан Степовой
Известия
Бей до дна: Арктику прикроют новейшие бомбардировщики
Елена Сидоренко, Александр Волобуев
Известия
Честь командира: капитан Ан-24 спас пассажиров ценой собственной жизни
Александр Буланов
Известия
Посекундно свысока: о проблемах на борту сообщат по интернету
Дмитрий Ладыгин, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Манипулирование от убытков
Наталья Пономарева
Интерфакс
Разбился на полпути
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Минтранс просчитает грузинское небо
Наталья Пономарева
Интерфакс
Минимальное наказание
Александр Волобуев
Известия
Пересадка по требованию: кто заработает на запрете полетов в Грузию
Анна Старицкая
360
Самолеты в простое. Как катастрофы 737 MAX ударили по Boeing
Эльнар Байназаров, Дмитрий Лару, Ирэна Шекоян
Известия
Год горы не видать: полеты в Грузию не возобновят до конца 2019-го
Анастасия Николаева
Интерфакс
Вынужденные меры
Александра Мерцалова, Анатолий Костырев, Герман Костринский, Георгий Двали
КоммерсантЪ
Завтрак без туриста. В этом сезоне Грузия недополучит 150 тыс. российских путешественников
Марат Кузаев
ТАСС
NASA испытает "зеленое" топливо для космических аппаратов. Дело не в заботе о природе
Алексей Леонков
Российская газета
Самолет непростой судьбы: первый полет Ту-22 состоялся 61 год назад
Илья Крамник
Известия
Выполнить форму: чем примечательна выставка "Ле-Бурже-2019"
Дмитрий Козлов, Герман Костринский
КоммерсантЪ
Дело пахнет президентом
Екатерина Постникова, Татьяна Байкова, Ирэна Шекоян, Роман Крецул
Известия
Голландский план: Амстердам нашел новых подозреваемых по делу MH-17
Андрей Калий
Красная звезда
Первый Герой советской морской авиации
Герман Костринский
КоммерсантЪ
Заход на просадку
Кирилл Кривошеев
КоммерсантЪ
Расследование гибели MH17 никак не долетит до конца

 

 

 

 

Реклама от YouDo
 
РЕКЛАМА ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ АККРЕДИТАЦИЯ ПРЕСС-СЛУЖБ

ЭКСПОРТ НОВОСТЕЙ/RSS


© Aviation Explorer